计算机原理及应用第二章-单片机基础课件.ppt

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1、计算机原理及接口技术教学要求参考教材主主 讲：吉讲：吉 涛涛办办 公公 室：实验楼室：实验楼2B-3162B-316室室联系电话：联系电话：2.1.1 微型计算机的发展？微型计算机的发展？一、计算机的诞生1945年底，世界上第一台使用电子管制造的电子数字计算机在美国宾夕法尼亚大学莫尔学院研制成功，并在1946年2月15日举行了计算机的正式揭幕典礼。这台电子计算机总共用了18800个电子管，耗电140千瓦，占地150平方米，重达30吨，每秒钟可进行5000次加法运算。电子计算机的诞生是人类最伟大的发明之一。第二章 单片机基础 1.1.哈弗式哈弗式 2.2.冯冯诺依曼诺依曼匈牙利数学家匈牙利数学家

2、冯冯诺依曼诺依曼提出了提出了“程序存储程序存储”和和“用二进制代替十进制运用二进制代替十进制运算算”的思想；的思想；构建了计算机由构建了计算机由运算器、控制器、存贮器、输入运算器、控制器、存贮器、输入设备和输出设备设备和输出设备所组成这一计算机的基本结构。所组成这一计算机的基本结构。二、计算机的基本结构二、计算机的基本结构数据输入设备数据运算器数据存储器输出设备控制器外围设备接口CPU内存图1.1 计算机结构主机输入命令指令存取命令输出命令操作命令二、计算机的基本结构二、计算机的基本结构三微型计算机的结构三微型计算机的结构将运算器、控制器集成在一块芯片上，形成将运算器、控制器集成在一块芯片上，

3、形成将运算器、控制器集成在一块芯片上，形成将运算器、控制器集成在一块芯片上，形成CPUCPU。图1-2 微型计算机结构微处理器微处理器存储器外设设微微处处理理器器I/O接接口口存存储储器器外外 设设三微型计算机的结构三微型计算机的结构说明：说明：说明：说明：1 1、存储器的容量：存储器所能存放的最大字节数。、存储器的容量：存储器所能存放的最大字节数。、存储器的容量：存储器所能存放的最大字节数。、存储器的容量：存储器所能存放的最大字节数。存储器地址与存储器容量存储器地址与存储器容量存储器地址与存储器容量存储器地址与存储器容量地址位数（N）存储器容量（Q）828=256B10210=1KB1121

4、1=2KB12212=4KB16216=64KB字节字节存储器容量的单位，存储器容量的单位，8位二进制数称为一个位二进制数称为一个字字 节，记为节，记为B。常用的单位有：。常用的单位有：KB、MB、GB。一、微处理器（Microprocessor，简称：P）u组成：小型计算机或微型计算机的控制和处理部分(CPU)u发展历史：问世于70年代，历经了4、8、16、32、64位不断升级的发展过程三、单片机（SCM）u即单片微型计算机SinglChipMicrocomputeru组成：P、RAM、ROM以及I/O口、定时器/计数器、AD/DA等集成在一块芯片上，具有一台计算机的功能u又称：嵌入式微控制

5、器（EmbeddedMicrocontroller)二、微机（Microcomputer,简称：C)u是具有完整运算与控制功能的计算机u组成：中央处理单元（CPU)、存储器、I/O接口电路及I/O设备2.1.2什么是单片机第二章 单片机基础时间厂家型号位数1980Motorola68000161983INTEL8028616Motorola68010321985INTEL8038632Motorola68020321988INTEL8048632INTEL80860641993INTELPentium64MotorolaPowerPC641995INTELPentiumPro641997INT

6、ELPII641999INTELPIII642000INTELPIV642001IBMPower4(双核)64时间厂家型号位数1971INTEL400441972INTEL800881974INTEL80808Motorola680081976ZilogZ808INTEL808581978INTEL808616ZilogZ8000162.1.4INTEL单片机简介一、MCS-48系列单片机1、产品系列2、性能1)8位CPU，单一内部总线；2)1个8位定时计数器；3)27根I/O口线；4)单级中断系统，2个中断源；5)411MHZ外部晶振，内部有时钟电路；6)单一+5V电源，功耗为1.5W；7)

7、96条指令，其中70%指令为单字节指令，50%以上指令执行时间为一个机器周期；ROMEPROM无ROMROMRAM488048874880351KB64B498049874980392KB128B508050875080404KB256B二、MCS-51系列单片机1、产品系列2、主要特征1)8位CPU；2)32条I/O口线；3)2个（3个）16位定时/计数器；4)2个优先级，5个（6个）中断源；5)1个全双工串行I/O口；6)1个布尔处理器；7)有硬件乘除指令；8)112MHZ晶振，片内振荡器；ROMEPROM无ROMROMRAM518051875180314KB128B52805287528

8、0328KB256B448044874483444KB192B四、MCS-51系列单片机配置一览表系列片内ROM型式ROM大小RAM大小寻址范围I/O特性中断源数无ROMEPROMEEPROMFLASH计数器并口518031805187514KB128B64KB2*164*8580C3180C5187C5189C5189S514KB128B64KB2*164*85528032805287528KB256B64KB3*164*8680C3280C5287C5289C5289S528KB256B64KB3*164*86/8注：注：1.C：CHMOS互补对称高密度金属氧化物半导体；互补对称高密度金属

9、氧化物半导体；2.S：FLASHROM支持支持ISP(在系统可编程，在系统可编程，1000次次)，ATMEL产品，产品，33M频率频率.2.1.6单片机工业产品的概念一、民用级产品主要是用于机房、办公环境，其工作环境温度为070；二、军用级产品工作环境有求较高，其工作环境温度要求在-65+125；三、工业级产品工作环境在-4085，在生产流程上具有：1、采用密封式封装；2、在规定的温度范围内进行电气特性测试；3、产品经过125温度下44小时老化；4、老化后100%进行电气特性测试及最终质量检查。2.1.7单片机的特点及应用1.特点特点小而灵活、成本低、易于产品化可靠性好，适应温度范围宽易扩展、

10、控制功能强可方便地实现多级和分布控制2.应用领域应用领域u商业营销a)电子秤、收款机、条形码识别b)空调系统、制冷系统等家电c)报警系统等u办公自动化a)通讯、信息产业b)通用计算机系统(考勤机、电话、复印机）u工业自动化a)测控系统b)数据采集系统c)智能仪器d)工业机器人e)机、电一体化产品等u国防军事装备a)航天飞机导航系统b)智能武器装备、导弹控制等 1 1 1 1、工业控制、工业控制、工业控制、工业控制数控车床数控车床数控线切割机床数控线切割机床用单片机可以构成用单片机可以构成形式多样的控制系形式多样的控制系统、数据采集系统。统、数据采集系统。例如工厂流水线的例如工厂流水线的智能化管

11、理，电梯智能化管理，电梯智能化控制、各种智能化控制、各种报警系统，与计算报警系统，与计算机联网构成二级控机联网构成二级控制系统等。制系统等。2.2.制造与过程控制制造与过程控制 自动化工厂、柔性制造系自动化工厂、柔性制造系统（统（FMSFMS）、无人物流小车、）、无人物流小车、机器人、加工中心、核电站、机器人、加工中心、核电站、污水处理系统、发（变）电污水处理系统、发（变）电站、能源控制系统、石化企站、能源控制系统、石化企业的控制设备、建筑设备等。业的控制设备、建筑设备等。3 3、智能仪器仪表上、智能仪器仪表上数字式测角仪数字式测角仪交直流电压电流表交直流电压电流表位移传感器位移传感器单片机具

12、有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大。例如精密的测量设备（功率计，示波器，各种分析仪）。4 4、家用电器、家用电器1.智能冰箱 2智能饭煲 3智能食品配料机 5.5.家庭中的应用家庭中的应用 每个家庭使用的嵌入式处理器每个家庭使用的嵌入式处理器约约30304040个。个。一台一台PCPC机中就可能使用了机中就可能使用了1010来来个嵌入式

13、处理器。个嵌入式处理器。其他家电中，电冰箱、微波炉、其他家电中，电冰箱、微波炉、洗衣机、录像机、电子钟、洗碗洗衣机、录像机、电子钟、洗碗机、机、DVDDVD播放机、电视机、音响播放机、电视机、音响设备、通用遥控器、电子玩具、设备、通用遥控器、电子玩具、电子宠物等。电子宠物等。7 7、医用设备、医用设备医用呼吸机各种分析仪监护仪超声诊断设备病床呼叫系统等等电池分析仪医用呼吸机医用呼吸机麻醉信息管理系统麻醉信息管理系统8.8.汽车中的嵌入式系统汽车中的嵌入式系统 汽车内部正迅速发展成为一个具有相当规模的局域网，汽车内部正迅速发展成为一个具有相当规模的局域网，如如CANCAN（控制局域网）总线网络。

14、（控制局域网）总线网络。汽车中的汽车中的GPSGPS系统与电子导航系统（电子地图）、防碰系统与电子导航系统（电子地图）、防碰撞系统（安全气囊）、油撞系统（安全气囊）、油/气比控制、车用电脑、音响、气比控制、车用电脑、音响、车灯、智能化的侧视镜。车灯、智能化的侧视镜。据资料介绍，据资料介绍，S S级的梅塞德斯轿车，每辆车内平均装有级的梅塞德斯轿车，每辆车内平均装有6464个微处理器。个微处理器。小知识小知识小知识小知识：嵌入式系统是指嵌入式系统是指操作系统操作系统和功能和功能软件软件集成于集成于计算机计算机硬件硬件系统之中。简单的说就是系统的应用软件与系统的硬件一系统之中。简单的说就是系统的应用

15、软件与系统的硬件一体化，类似与体化，类似与BIOS的工作方式。具有软件代码小，高度自动化，的工作方式。具有软件代码小，高度自动化，响应速度快等特点。特别适合于要求实时的和多任务的体系。响应速度快等特点。特别适合于要求实时的和多任务的体系。工业控制中智能家用电器、智工业控制中智能家用电器、智能仪器设备、数控机床、自动能仪器设备、数控机床、自动生产线、智能玩具、相关的数生产线、智能玩具、相关的数据采集处理显示等等。据采集处理显示等等。日常生活中常见的霓虹灯日常生活中常见的霓虹灯显示、比赛抢答器、报警显示、比赛抢答器、报警器、电子时钟、点阵和液器、电子时钟、点阵和液晶显示屏等等。晶显示屏等等。END应用实例应用实例推荐参考书：u1.张毅刚等MCS-51单片机应用设计哈工大出版社（很配套，比咱们的教材讲的深）u2 2.徐爱钧 彭秀华单片机高级语言C51应用程序设计（很实用的书）u3.AT89S52的Datasheet（从互联网下载）u4.网络文章：从CygnalC8051F看8位单片机发展之路北京航空航天大学何立民u5.郑学坚周斌微型计算机原理及应用清华大学出版社（这本书可以好好看看）